一、整體加固,對(duì)于梁架整體而言,加固形式有如下三種:
(1)落架大修:即全部及部分拆落木構(gòu)架,對(duì)殘損構(gòu)件和殘損點(diǎn)逐個(gè)進(jìn)行修整,更換殘損的構(gòu)件,再重新安裝,并在安裝時(shí)進(jìn)行整體加固。該法是在梁架構(gòu)件拔榫、彎曲、腐朽、劈裂非常嚴(yán)重,必須更換構(gòu)件或使榫卯歸位的情況下采用的加固措施。
(2)支頂拔正:即在不拆落木構(gòu)架的情況下,首先對(duì)整體梁架支頂,使傾斜、扭轉(zhuǎn)、拔榫的構(gòu)件復(fù)位,再進(jìn)行整體加固,對(duì)個(gè)別殘損嚴(yán)重的梁枋、斗等應(yīng)同時(shí)進(jìn)行更換或采取其它修補(bǔ)加固措施。該法是在建筑物外閃嚴(yán)重,但大木構(gòu)件尚完好,不需換件或僅需換個(gè)別件的情況下采取的加固措施。
(3)修整加固:即在不揭除瓦頂和不拆動(dòng)構(gòu)架的情況下,直接對(duì)木構(gòu)架進(jìn)行整體加固。該法僅適用木構(gòu)架變形小,構(gòu)件位移不大的維修工程。
二、構(gòu)件加固,古建筑木結(jié)構(gòu)構(gòu)件加固的方法有多種,而且常常幾種方法結(jié)合使用。常用的加固方法有:
(1)墩接加固法:即將柱子糟朽部分截掉,換上新料,通常用于柱根的加固。常見的作法是刻半榫墩接,方法是:將接在一起的柱料各刻去直徑的1/2作為搭接部分,搭接長(zhǎng)度一般為柱徑的1~1.5倍,端頭做半榫,以防搭接部分移位。
(2)嵌補(bǔ)加固法:當(dāng)梁、柱裂縫不大或梁、柱輕微糟朽時(shí)可采用嵌補(bǔ)加固法。對(duì)于梁的干縮裂縫,當(dāng)構(gòu)件的水平裂縫深度小于梁寬或梁直徑的1/4時(shí),可先用木條和耐水性膠粘劑,將縫隙嵌補(bǔ)粘接嚴(yán)實(shí),再用兩道以上的鐵箍或玻璃鋼箍箍緊。對(duì)于木柱的干縮裂縫,當(dāng)其深度不超過柱徑(或該方向截面尺寸)1/3,且裂縫寬度小于30mm時(shí),可用木條嵌補(bǔ),并用耐水性膠粘劑粘牢.對(duì)于柱子糟朽,當(dāng)僅為表層腐朽,且經(jīng)驗(yàn)算剩余截面尚能滿足受力要求時(shí),可將腐朽部分剔除干凈,經(jīng)防腐處理后,用干燥木材依原樣和原尺寸修補(bǔ)整齊,并用耐水膠粘劑粘接。嵌補(bǔ)加固法的目的相當(dāng)于恢復(fù)木構(gòu)件的受力截面,但由于木構(gòu)件相當(dāng)于由兩部分組成,故受力性能不如原木。
(3)鐵件加固法:當(dāng)梁、柱裂縫較大時(shí),對(duì)其進(jìn)行嵌補(bǔ)的同時(shí)還需要進(jìn)行鐵件加固;當(dāng)柱根糟朽范圍較大時(shí),在對(duì)其進(jìn)行墩接的同時(shí),還需對(duì)墩接部位進(jìn)行鐵件加固;梁、柱節(jié)點(diǎn)拔榫時(shí)也可采用鐵件加固法。鐵件加固法通常是用扁鐵將梁、柱構(gòu)件箍牢或者用扁鐵將梁、柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行連接。鐵件加固法通過采用扁鐵承擔(dān)構(gòu)件的部分拉、壓、彎、剪、力,有效地提高了梁、柱構(gòu)件的力學(xué)性能。
(4)支頂加固法:即通過對(duì)梁架進(jìn)行支頂來減小其撓度的方法。支頂加固通常有兩種形式:當(dāng)木梁下有梁枋時(shí),可在梁枋上設(shè)置木柱作為附加支座;當(dāng)木梁下沒有梁枋時(shí),可在木梁側(cè)方設(shè)置鐵鉤拉接,鐵鉤一端釘入木梁內(nèi),另一端釘入附近梁架內(nèi),該鐵鉤同樣起到附加支座作用。支頂加固法可有效改善木梁內(nèi)力重分布,降低木梁跨中撓度和彎距,提高木梁的受荷性能。
(5)化學(xué)加固法:是通過化學(xué)藥劑的處理,使已遭受菌、蟲和機(jī)械損害的木材性質(zhì)穩(wěn)定的一種方法。古建維修中常用的化學(xué)加固所用材料每100g重量配比如下:304號(hào)不飽和聚酯樹脂100g;1號(hào)固化劑(過氧化環(huán)乙酮苯)4g;1號(hào)促進(jìn)劑(環(huán)烷酸鈷苯乙酸液)2~3g;石英粉100g。使用時(shí),先加固化劑,攪拌均勻,再加促進(jìn)劑,攪拌均勻后加石英粉即可。化學(xué)加固法除了能增加木材的強(qiáng)度外,還能增加木材的尺寸穩(wěn)定性和防腐、抗蟲能力。
(6)FRP加固法:即采用FRP材料對(duì)木結(jié)構(gòu)構(gòu)架進(jìn)行加固的方法。纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)是由纖維和樹脂基體兩種不同性能、不同形態(tài)的組分材料通過復(fù)合而成的一種多相材料,是一種新型復(fù)合材料,主要由高性能纖維、聚酷基、乙烯基或環(huán)氧樹脂組成。FRP材料具有比強(qiáng)度和比模量高、自重輕、施工方便、良好的耐腐蝕性能等優(yōu)點(diǎn)。一般來說,F(xiàn)RP在木結(jié)構(gòu)中的加固思路主要有:抗彎加固,利用FRP抗拉強(qiáng)度高的特性,將其粘貼在木梁受拉區(qū),使之與木梁共同承受荷載,以提高木梁的受彎承載力,從而達(dá)到加固補(bǔ)強(qiáng)的作用;抗剪加固,把FRP粘貼于構(gòu)件的剪跨區(qū),起到與箍筋類似的作用,從而提高構(gòu)件的抗剪承載力;抗壓加固,對(duì)木柱用FRP包裹適當(dāng)區(qū)域,約束木柱變徑向形,從而提高木柱的受壓承載力。
還有內(nèi)加固方法和外加固方法。
內(nèi)加固方法主要是通過鋼筋、鋼板或其他材料對(duì)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。通常,鋼筋加固是對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行強(qiáng)度提升的主要方法,鋼板加固則是對(duì)于較薄的木結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固的有效方法。
外加固方法是在木結(jié)構(gòu)的外部增加一層鋼筋網(wǎng)、石棉板或其他板材進(jìn)行加固。外加固方法能夠顯著提高結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度,減少結(jié)構(gòu)承受的壓力。此外,還可以通過支撐、拉桿、風(fēng)撐等對(duì)木結(jié)構(gòu)進(jìn)行加固。